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引言
本文的目的是尋找改進玻璃蝕刻劑的濕式蝕刻技術的方法，分析了玻璃濕蝕工藝的基本要素。為此，提出了一種改進的玻璃深濕蝕刻技術。用Cr/Au和光刻膠掩模蝕刻了一個500μm厚的Pyrex玻璃晶片，據(jù)我們所知，這是所報道的最佳結果。對于改進的表面，建立了高溫和蘇石灰玻璃的最佳溶液HF/HCl（10：1）。本文將重點研究玻璃的濕蝕刻過程，重點研究最常用的玻璃玻璃之一（康寧7740）。
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玻璃蝕刻技術
玻璃蝕刻主要有三種技術：機械、干燥和濕。機械方法包括傳統(tǒng)的金剛石鉆頭鉆頭、超聲波鉆孔、電化學放電或粉爆，這些方法通常用于通過玻璃晶片進行蝕刻。然而，使用這種方法不能生成光滑的表面，干式蝕刻技術包括等離子體和激光蝕刻玻璃。
目前有大量的玻璃，每一種都有不同的性質和不同的成分。玻璃是氧化物的“混合物”，這些氧化物的組成和濃度賦予了主要的性質。因此，玻璃蝕刻的表征只能進行一般術語的分析。玻璃的濕式蝕刻主要是在hf基溶液中進行的。由于成分的不同，蝕刻速率也有所不同。
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圖1不同眼鏡的深度與蝕刻時間
圖1給出了一個例子，其中三種不同的玻璃(康寧7740、打石灰和HoyaSD-2)在HF49%溶液中濕蝕刻,可以觀察到，只有康寧7740呈現(xiàn)出恒定的蝕刻速率，而其他兩種玻璃的深度在時間上有拋物線變化。對這種效應的解釋可以在玻璃成分中找到。結果在蝕刻后，表面變得粗糙，隨著時間的推移，蝕刻速率降低。在康寧7740的成分中，不溶產物的量僅為2%（氧化鋁）。因此，建議在含有不溶產物的低濃度氧化物的玻璃上進行濕深蝕刻。這就是為什么在我們的實驗中，我們更多地關注聚吡乙烯玻璃（康寧7740）。
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蝕刻率
深濕蝕刻玻璃的一個重要因素是蝕刻速率。在濕工藝的某些情況下，首選蝕刻的選擇性作為該工藝的參數(shù)。在玻璃濕蝕刻中，一些用作掩蔽層的材料（主要是硅和金）在hf基蝕刻劑中是惰性的，蝕刻過程受到掩蔽層缺陷和蝕刻劑通過這些缺陷穿透的限制。因此，玻璃的快速蝕刻速率將導致更深的蝕刻，而缺陷的產生將保持在相同的速率。蝕刻率是每種玻璃的特點，特別是由于在制造過程中使用不同的氧化物和不同的成分。對于HF基蝕刻溶液，蝕刻速率由HF增強劑的濃度決定。退火過程對玻璃的蝕刻率有很大的影響。每一種玻璃都有其最佳的退火點。
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圖2退火和未退火玻璃晶片與高頻濃度的蝕刻率
對退火的影響也如圖2所示,同時也有類似的變化，但當HF濃度從40%增加到49%時，蝕刻率從9.1μm/min增加到14.3μm/min。結果表明，退火不僅是降低內應力的重要過程，而且是提高蝕刻速率的重要過程。對這種現(xiàn)象的一種解釋是氧化物的再分配/濃度。
圖4顯示了吡咯烯玻璃100μm深蝕刻后的掩蔽層圖像?？梢杂^察到，面具在某些區(qū)域被打破，在另一個部分，它被彎曲。本文提出的缺陷是金屬屏蔽層的特征。對于1μm厚的非晶硅作為掩蔽層和相同的蝕刻條件，掩模沒有破損，但呈現(xiàn)出均勻的變形。事實上，對于非晶硅層，缺陷是在150μm深的蝕刻后開始產生的，并且有更多的針孔,在邊緣沒有觀察到缺口缺陷，在實驗中，金和硅都是高頻溶液中的惰性材料，濕蝕過程中掩模演化的主要區(qū)別在于掩模層中引起的殘余應力值。
我們已知，液體通過具有親水表面的微通道被拉入，如果微通道表面是疏水的，則被拉出。較長的蝕刻導致更大的針孔，由于其各向同性的蝕刻輪廓，其尺寸與玻璃蝕刻深度成正比，實驗中也說明了針孔的生成。
在我們看來，增加的掩模厚度不能是影響蝕刻質量的一個因素。對于某些沉積方法，厚度的增加意味著粗糙度的增加，因此應力集中器的數(shù)量增加。由于蝕刻的各向同性，下蝕刻在掩蔽層中產生一個應力梯度，使掩模蠕變。?
光刻膠掩蔽層
光致膠蝕劑主要用于稀釋高頻溶液（廣泛稱為BOE）中的氧化硅蝕刻。在我們的實驗中，我們使用了正光刻膠AZ7220。在高濃度的高頻溶液中，光刻膠掩模的質量很差。最大光刻時間約為3分鐘(相當于非退火晶片上25μm的深度光刻)是在120OC的熱板上硬支撐30分鐘后實現(xiàn)的。我們的經驗表明，將硬烤的光刻掩膜涂上Cr/Au涂層可以提高蝕刻劑中的電阻15-20分鐘以上。在實驗中，使用了Cr/Au（60nm/400nm）和光刻膠SPR220-7，他們將該工藝的改進歸因于掩蔽層的小缺陷的覆蓋。
研究結果被用于制造玻璃晶片中的通道和孔，僅在未退火的玻璃晶片上使用Cr/金掩模將一個200μm深的玻璃通道在49%的HF中蝕刻30分鐘。光學圖像（通過玻璃晶片來更好地觀察缺陷）顯示了一個很好的通道邊緣的清晰度，其邊緣未見凹痕缺陷。同時在各個實驗中顯示了與兩個通道和兩個蝕刻孔相交的掩蔽層的頂視圖圖像，未觀察到掩蔽層的損傷，證實了濕蝕刻工藝的質量很好：側壁清晰，邊緣清晰。在這兩種情況下，濕蝕刻過程的各向同性都在1：1左右。???
本文介紹了玻璃濕蝕刻畫，主要研究了最常用的吡咯玻璃之一：康寧7740。高頻溶液中玻璃濕法蝕刻的主要要素可歸納為：高頻溶液中不溶性氧化物成分如氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁對降低蝕刻速率（及時）和粗糙表面的產生有顯著影響；高頻溶液的濃度對濕刻蝕過程有很重要的影響；采用40-50OC加熱高頻溶液，使用超聲攪拌，首先，安全（高頻氣體量增加），其次，降低口罩的電阻。掩蔽層中的殘余應力在缺陷的產生中起著重要作用。最佳結果：用Cr/Au(50nm/1μm)+光刻膠掩模進行500μm厚的晶片的蝕刻。如果在溶液中加入鹽酸，可顯著改善濕蝕刻過程中產生的表面。鹽酸的主要作用是去除不溶性產物。吡玻璃和汽石灰玻璃的最佳比例為10：1。